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Dati gli impellenti imperativi del cambiamento climatico e dell'indipendenza energetica, ogni sorta di forza economica, scientifica e politica invoca una maggiore efficienza nei consumi e l'innovazione energetica. Poiché il gas naturale è il combustibile fossile più ecologico — sebbene alcuni contestino questo punto — un modo per renderlo una risorsa più economica è riciclarlo per un uso futuro. Il processo di riciclo del gas naturale è unico e i suoi benefici sono molteplici. Perché è necessario?
Rispetto al petrolio e al carbone, il gas naturale si distingue come il combustibile a combustione più pulita. Tuttavia, non è incontaminato, soprattutto quando il metano (CH₄) — che costituisce il 97 percento del gas naturale — non viene bruciato. Questo metano residuo funge da importante gas serra, contribuendo significativamente al riscaldamento globale. Il riciclo può affrontare questo problema in una certa misura. Inoltre, il processo rende la produzione complessiva meno costosa e, di conseguenza, il prodotto più economico per il consumatore. Da questa prospettiva, la questione non è se riciclare il gas naturale, ma come farlo.
Il sistema di riciclo si concentra sulla cattura del gas naturale grezzo da fonti rinnovabili. Cosa significa? Il metano è recuperabile da punti di approvvigionamento diversi dai giacimenti geologici. Il CH₄ è abbondante anche quando la materia organica si decompone e porta infine al rilascio di metano. Questa formazione avviene in assenza di ossigeno nei materiali organici, da qui il termine "digestione anaerobica". Di norma, la materia organica può essere quanto mai diversa, come carcasse di animali morti, fogliame caduto, escrementi di uccelli, scarti di cibo, sfalci d'erba o contenuti di acque reflue, per citare solo alcuni componenti del substrato. Tuttavia, i liquami zootecnici e le discariche sono noti per il copioso rilascio di CH₄.
Quando parliamo di riciclo, non intendiamo necessariamente riutilizzare lo stesso materiale. Il gas naturale, come combustibile fossile, si forma in eoni, quindi non è di per sé una fonte di energia rinnovabile. Originariamente zooplancton e fitoplancton fossilizzati, questi organismi si depositano sul fondo dell'oceano e poi si mescolano con materia inorganica. L'energia del gas naturale è iniziata come luce solare intrappolata dal plancton. Chiaramente, questa è un'evoluzione che si estende per millenni e persino milioni di anni. Quindi, cosa significa tutto questo riguardo al riciclo?
Apprendendo il metano dalle discariche e dalle lagune di liquame — la versione grezza è chiamata biogas — i produttori non solo raccolgono una forma abbondante di energia, ma impediscono anche che il CH₄ si emetta nell'atmosfera, causando devastazione ambientale come gas serra nocivo. Quindi, come il riciclo domestico, questo implica la separazione dei componenti di valore dalla spazzatura. L'estrazione del metano dai rifiuti è il riciclo del biogas, cioè la separazione di una preziosa fonte di energia dallo scarto.
La cattura del metano dai materiali organici non è una novità. Il biogas veniva utilizzato per alimentare i lampioni nel 19° secolo e per cucinare nei paesi poveri di tutto il mondo. Tuttavia, la tecnologia è migliorata a tal punto che il biogas è disponibile per le reti elettriche e le flotte di trasporto pubblico. Eppure la digestione anaerobica funziona come ha sempre fatto.
Prendendo il letame come esempio, i rifiuti animali entrano in un serbatoio privo di ossigeno per la digestione. La prima fase è l'idrolisi batterica, dove i polimeri insolubili vengono inizialmente scomposti. Successivamente, l'acidogenesi serve a prendere i composti ora utilizzabili, cioè zuccheri e amminoacidi, e a riconfigurarli ulteriormente in anidride carbonica (CO₂), ammoniaca (NH₃), idrogeno (H) e acidi organici. In terzo luogo, l'acetogenesi converte gli acidi organici in acido acetico. Infine, i metanogeni trasformano NH₃, CO₂, H e acido acetico in CH₄ e CO₂. L'unico compito rimanente è purificare il metano dall'anidride carbonica e dalle tracce di sostanze.
Il materiale rimanente è il digestato. Questo viene spesso sintetizzato per fertilizzanti, lettiere e una serie di altri usi. Nel frattempo, il metano richiede un processo di trattamento a seconda del suo utilizzo finale. Come notato sopra, la tecnologia dei digestori continua a crescere in sofisticazione. I digestori rientrano in quattro ampie categorie.
sono ampiamente utilizzati negli Stati Uniti. Questo design mantiene il substrato costantemente agitato e il calore a temperature precisamente ottimali. I serbatoi sono di cemento o acciaio e ricevono il substrato diluito per facilitare la miscelazione.
ricevono nuove materie prime (substrato) senza applicare riscaldamento o miscelazione significativi. I serbatoi hanno una forma lunga e stretta. Questi digestori si trovano principalmente negli allevamenti da latte dove il letame viene raccolto tramite raschiatura.
sono una sorta di ibrido tra i digestori a miscelazione completa e quelli a flusso a pistone. La miscelazione regolare è presente ma la diluizione del substrato non lo è. Questi digestori, inoltre, funzionano meglio negli allevamenti da latte e, come quelli a flusso a pistone, i serbatoi sono interrati.
accumulano materiale organico in una pila e spruzzano il cumulo con microbi e materie prime più fresche. Vesciche malleabili si trovano sopra il contenuto del serbatoio e ricevono il biogas ascendente. Fedele al suo nome, il digestore a secco elabora le materie prime con la più alta percentuale di solidi. È particolarmente adatto per i rifiuti vegetali da giardinaggio.
In sintesi, il gas naturale non è soggetto a riciclo nel senso tradizionale. Invece, il gas naturale rinnovabile, il biogas, integra il gas naturale geologico ed è disponibile in una fornitura apparentemente illimitata. Questo promette bene per i progetti di energia verde.
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